及相關(guān)的幾個問題
陸士平 王天堂
（上海富晨化工有限公司，上海200235）
摘 要： 介紹了柔性樹脂用于不飽和聚酯樹脂砂漿面層與混凝土基層之間過渡層及其相關(guān)的幾個問題。
關(guān)鍵詞： 柔性樹脂; 樹脂砂漿; 混凝土
1、前言
樹脂砂漿，又稱聚合物混凝土或樹脂混凝土（ploymer concrete）是以高分子聚合物代替水泥類膠結(jié)材料與骨料結(jié)合而成的一種復(fù)合材料。它大量應(yīng)用于工業(yè)廠房的整體防腐蝕地坪，目前國標《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范》所列樹脂砂漿整體面層的推薦材料主要以熱固性樹脂為主，如環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂等，這些樹脂能滿足不同化學(xué)介質(zhì)的抗蝕性能，收到了良好的效果。但熱固性樹脂固化后收縮大（線收縮率1-3%）的缺點，影響了它大面積的推廣使用；盡管配成的砂漿收縮率有所降低（線收縮率0.3-0.7%），但仍不可避免地產(chǎn)生較大的收縮內(nèi)應(yīng)力，造成樹脂砂漿整體地面的開裂、脫層與翹曲等現(xiàn)象。為此，國外內(nèi)科研人員圍繞降低樹脂收縮內(nèi)應(yīng)力開層多方面的研究，如從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)開發(fā)低收縮樹脂、在樹脂中滲入低收縮劑、采用玻璃鋼隔離層等。本文從耐蝕不飽和聚酯樹脂砂漿面層與混凝土基層之間采用柔性樹脂過渡層的思路出發(fā)，研究探討了一種樹脂砂漿的防腐蝕構(gòu)造及其相關(guān)的幾個問題。
2、樹脂砂漿層開裂、脫層的起因
不飽和聚酯樹脂砂漿是一種具有良好力學(xué)性能和耐久性的功能材料，其抗壓、抗拉和抗彎強度均高于普通混凝土，且表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕、抗?jié)B、耐磨和耐水性能。不飽和聚酯樹脂固化是一個放熱反應(yīng)過程，其放熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量使樹脂砂漿的溫度上升，但仍處于流動態(tài)到膠凝階段，它不會產(chǎn)生收縮；在達到放熱峰之后，開始降溫并產(chǎn)生收縮，收縮越大所產(chǎn)生的拉應(yīng)力也越大。
表2.1 所列混凝土、不飽和聚酯樹脂砂漿的基本性能。如果5mm厚樹脂砂漿在固化過程中線收縮率達到0.3%的話，其固化收縮拉應(yīng)力將為：
σ=1/2*ΔL/L*E=1/2*0.3%*1.35*104=20.25Mpa
表2.1 混凝土、不飽和聚酯樹脂砂漿的基本性能
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抗壓強度 Mpa |
抗拉強度Mpa |
線收縮率 % |
膨脹系數(shù) 1/℃ |
抗拉彈性模量Mpa |
與砼粘接強度Mpa |
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混凝土 |
50 |
5 |
1.5-2.0*10-2 |
1.0*10-5 |
— |
— |
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樹脂砂漿 |
80-120 |
9-14 |
0.3 |
5-6*10-5 |
1.35*104 |
1.5-3.0 |
由于固化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力σ超過了樹脂砂漿與混凝土的粘接強度及樹脂砂漿本身的抗拉強度，因此就不難理解樹脂砂漿直接施工于混凝土表面易產(chǎn)生開裂、脫層和翹曲等現(xiàn)象了。
另一方面由于樹脂砂漿的熱膨脹系數(shù)比混凝土大5-6倍，因此在使用過程中，當(dāng)溫度變化時也會造成樹脂砂漿的內(nèi)應(yīng)力集中，而引起與混凝土基面脫層現(xiàn)象。
3、柔性樹脂用作過渡層的特點
為了解決混凝土基層與樹脂砂漿面層之間的應(yīng)力作用差異問題，目前國外通常作法是采用柔性樹脂作底涂來過渡混凝土基層與樹脂砂漿之間的結(jié)合。國內(nèi)上海富晨開發(fā)了FUCHEM810柔性底涂專用樹脂。
3.1 FUCHEM810柔性樹脂的特點為：
l 耐腐蝕；
l 延伸率高；
l 低的線收縮率和低的固化放熱峰溫度。
3.2 澆鑄體的性能如下：
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拉伸強度 |
45 MPa |
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拉伸模量 |
2.7×104 MPa |
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延伸率 |
10 % |
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線收縮率 |
0.01% |
由于低收縮與高延伸率，使其在樹脂砂漿與混凝土結(jié)合部起到了消除應(yīng)力差異的作用；同時為了保證樹脂砂漿自身不開裂，應(yīng)降低樹脂砂漿的線收縮率，從理論講上至少在0.1 %以下。FUCHEM810柔性樹脂的具體用法參見上海富晨相關(guān)技術(shù)文件。
4、樹脂砂漿整體面層的構(gòu)造及其相關(guān)的幾個問題
4.1 用于FUCHEM防腐蝕地坪的FUCHEM樹脂：
防腐蝕樹脂整體地坪的耐化學(xué)介質(zhì)能力，主要取決于其使用的樹脂，F(xiàn)UCHEM防腐蝕地坪所用的牌號為：
FUCHEM 902芳烴型低收縮型UPR（不飽和聚脂樹脂）
FUCHEM 891低收縮型VER（乙烯基酯樹脂）
FUCHEM 892FR 化學(xué)阻燃型VER
FUCHEM 898耐蝕和耐溶劑型VER
FUCHEM 810柔性底涂樹脂
4.2用于FUCHEM防腐蝕地坪的其它輔助材料
4.2.1固化體系：
用于UPR和VER的常溫固化體系有：
·在施工溫度15-30℃之間時，建議采用MEKP和異辛酸鈷液；
·在施工溫度5-15℃低溫之間，建議采用MEKP和異辛酸鈷液+二甲基苯胺（DMA）。在濕度過高和溫度較低時，DMA起到輔助促進劑作用。
其原因是：在無叔胺時，少量水或游離的二元醇及其它金屬鹽類可與鈷鹽形成絡(luò)合物，降低了鈷鹽的促進效果，即前述雜質(zhì)干擾了鈷促進劑與過氧化物分解形成的自由基，結(jié)果膠凝時間和固化時間都延長，甚至不膠凝；而在芳烴叔胺（如DMA）存在時，叔胺上的氮原子有孤對電子，能與二價鈷離子絡(luò)合，降低了同上述其它雜質(zhì)的絡(luò)合能力，有利于過氧化物分解形成自由基。
4.2.2粗細骨料及粉料
粗細骨料及粉料必須是干燥潔凈的，沒有其它植物及粘土之類的雜質(zhì)，在配合比中，應(yīng)注意級配，合理的級配對降低樹脂砂漿收縮意義重大。
由于堿介質(zhì)或含氟介質(zhì)化學(xué)品對含硅的粗細骨料及粉料有侵蝕作用，一般均推薦采用硫酸鋇粉或重晶石砂及石墨粉作填充料。
石墨粉用于耐堿介質(zhì)場合時，對MEKP和異辛酸鈷液固化體系有阻聚作用，由于品種及處理加工方法的不同，有的石墨粉中含有氧化納、氧化鉀、氧化鐵、鉻、錳、鐵等雜質(zhì)，而這些微量金屬元素又能使鈷促進劑“中毒”，而失去作用，一般應(yīng)通過加入叔胺輔助促進劑來消除其阻聚影響。
4.2.3含有石蠟的封面料
不飽和聚酯樹脂在其室溫固化過程中，由于其表面存在厭氧性，易發(fā)粘，因此推介在砂漿做完后，在相應(yīng)的封面樹脂中加入2-5%苯乙烯石蠟溶液，以使表面快速充分固化。
4.3構(gòu)造：
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封面料（含臘液） |
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稀膠料（0.5mm厚） |
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樹脂砂漿5mm厚 |
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接漿料 1道 |
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后道柔性樹脂打底料 |
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局部刮膩子 |
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前道柔性樹脂打底料 |
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4.4基層處理和施工
混凝土基層表面處理和施工可按GB《建筑防腐蝕施工及驗收規(guī)范》要求進行。
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